Physik im Sport?

Physik im Sport? Bewegungsausführung verstehen lernen!_Sek II_AK 34
Physik im Sport? Bewegungsausführung verstehen lernen!
Axel Schnur
Zutaten:
• Matten (Turnmatten, Weichbodenmatten)
• Keulen
• Stäbe
Zubereitung:
Bei der Analyse einzelner Akrobatik-Elemente ist schnell zu erkennen, dass die limitierenden
Faktoren, die über ein Ge- bzw. Misslingen entscheiden, aus physikalischer Sicht der Druck
und die Position des Körperschwerpunkts (KSP) sind. Der Druck ist laut Definition Kraft
(der Betrag einer Kraft
, die senkrecht auf einer Fläche steht) pro Fläche (Flächeninhalt ):
Wird also bei gleichbleibendem Druck die Fläche verkleinert, so steigt der Druck:
Abb. 1: Vergrößerung des Drucks durch Verkleinern der Fläche
Ebenfalls nimmt der Druck zu, wenn bei gleichbleibender Fläche die Kraft größer wird:
Abb. 2: Vergrößerung des Drucks durch Vergrößerung der Kraft
Aufgabenstellungen, die ein Erspüren der wirkenden Kraft ermöglichen, könnten lauten:
„Begib Dich auf eine Weichbodenmatte und finde dort eine Position, so dass die Matte
minimal bzw. maximal zusammengedrückt wird!“ Die Aufgabe kann sowohl von einzelnen
Sportlern als auch von Gruppen gelöst werden.
Ebenfalls gut geeignet, um den Druck erfühlbar zu
machen, ist der sogenannte „Baumstammtransport“. Bei
dieser Übung wird ein Sportler über die anderen auf dem
Rücken liegenden Sportler transportiert. Auch hier kann
die Transportfläche wieder vergrößert oder verkleinert
werden (z.B. können leichte Baumstämme nur mit den
Fingerspitzen transportiert werden…).
Abb. 3: Übung: Baumstammtransport
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Die zweite Komponente, der KSP, soll die Betrachtung der Kraftwirkung auf einen Körper
vereinfachen. Man geht bei dieser Modellvorstellung davon aus, dass sich die gesamte
Masse des Körpers im KSP vereint befindet. Bei gleichmäßigen Körpern liegt der KSP in
deren Symmetrieachse. Der KSP einer Kugel befindet sich somit im Kugelmittelpunkt, der
eines Gymnastikstabes auf dem Streckenmittelpunkt. Bei akrobatischen Elementen ist es
wichtig, einen „stabilen Stand“ zu erlangen. Biomechanisch bedeutet dies, dass sich der KSP
senkrecht oberhalb der Unterstützungsfläche
befindet. Die Unterstützungsfläche ist
entweder die Bodenberührungsfläche
des Körpers oder die Verbindungsfläche all seiner
Bodenberührungsflächen. Abb. 4 veranschaulicht dies.
Abb. 4: Unterstützungsflächen bei verschiedenen Bodenberührungsflächen
Für den Sportler wird dies beim Versuch, verschiedene Gegenstände (Keulen, Stäbe, etc.)
zu balancieren, sehr gut erfahrbar. Deutlich schwieriger wird dieser Sachverhalt beim Bau
von menschlichen Pyramiden, da sich nun mehrere Körperschwerpunkte durch Arme und
Beine verbunden zu einem Körperschwerpunkt vereinen, den es über der
Unterstützungsfläche zu halten gilt.
Abschließende Tipps für das Gelingen des Rezepts:
Grundsätzlich sollte das Experimentieren mit praktischen Übungen und das damit
verbundene Erleben dieser zeitlich vor der theoretischen Auseinandersetzung geschaltet
werden. Dadurch bleibt einerseits die Attraktivität durch die eigene Handlung erhalten und
andererseits werden mögliche Inhomogenitäten bezüglich des theoretischen Vorwissens der
einzelnen Gruppenmitglieder so erst in der Diskussion relevant.
Sämtliche Bildungs- und Lehrpläne fordern es, die meisten Schulen fördern es und viele
Schüler wünschen es sich: Fächerverbindendes Lernen. Damit der Sportunterricht seinem
Bildungsanspruch gerecht werden kann, darf er sich nicht nur auf die sportpraktische
Ausführung beschränken, sondern muss er auch theoretische Hintergründe aufgreifen. Vor
diesem Hintergrund erscheint die Verknüpfung der Fächer Sport und Physik für einen
Außenstehenden eher ungewöhnlich, trifft man im Schulalltag doch deutlich häufiger auf
Kombinationen zwischen Sport und Biologie, Kunst oder Musik. Betrachtet man den Sport
jedoch durch die Brille der Physik, zeigt sich schnell, dass gerade der Sport hervorragend
sämtliche Anwendungsfelder eines Teilbereiches der Physik - der Mechanik - bedient und
eine solche Verbindung sehr sinnvoll erscheint. Nicht nur im Hochleistungssport hat sich die
wissenschaftliche Auseinandersetzung mit biomechanischen Modellen und Analysen von
Athleten und Sportgeräten rasant entwickelt, auch im Freizeit- und Gesundheitssport ist die
Biomechanik allgegenwärtig und dies nicht ohne Grund. Der mündige Sportler unserer Zeit
möchte verstehen, warum er eine Bewegung in genau dieser Ausführung durchführen soll
und inwiefern er davon profitieren kann.
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Wie können sich Bewegungen verändern und was sind limitierende Faktoren dafür? Auch
der Schulsport bietet diesbezüglich enormes Potential, dass leider oft durch mangelndes
Fachwissen, aber oft auch alleine durch die Angst vor der meist unbeliebten Physik,
verschenkt wird. Dies gilt sowohl für Schüler als auch für Lehrer. Dabei ist eine Verknüpfung
von Theorie und Praxis auch aus lernpsychologischer Sicht sinnvoll und macht zusätzlich
auch noch Spaß, weil eine für die Schüler neue Dimension der kognitiven Betrachtung des
eigenen Sporttreibens dadurch ermöglicht wird. Das Verstehen von dem, was wir tun, steht
dabei im Mittelpunkt.
Der Arbeitskreis soll den Teilnehmern anhand von verschiedenen Bewegungen aus
unterschiedlichen schulrelevanten Sportarten und Disziplinen wie beispielsweise Akrobatik,
Bodenturnen und Handball, Wege und Möglichkeiten aufzeigen, wie sich Bewegungen
sinnvoll mittels einfacher physikalischer Zusammenhänge analysieren und verstehen lassen.
Dabei steht das eigene Durchführen und Erleben der Bewegungen im Zentrum. Darüber
hinaus werden parallel zur Sportpraxis sowohl lern- als auch fachtheoretische Hintergründe
diskutiert, die den Teilnehmern schülergerechte Methoden vermitteln sollen. Ebenfalls wird
ein übergeordnetes Lehr-Lernkonzept vorgestellt, das vom FoSS (Forschungszentrum für
den Schulsport und den Sport von Kindern und Jugendlichen) wissenschaftlich begleitet, im
Sportunterricht der gymnasialen Mittel- und Oberstufe in der Praxis evaluiert wurde.